Uluslararası lityum iyon pil geri dönüşüm teknolojisi rotası ve kurumsal profil
Lityum iyon piller, pozitif ve negatif plakalar, bağlayıcı, elektrolit ve ayırıcıdan oluşur. Endüstride, üreticiler çoğunlukla lityum iyon piller için katot malzemeleri olarak lityum kobalt oksit, lityum manganat, lityum nikel kobalt mangan oksit üçlü malzemeleri ve lityum demir fosfat ve anot aktif malzemeleri olarak doğal grafit ve yapay grafiti kullanır. Poliviniliden florür (PVDF), yüksek viskozite, iyi kimyasal stabilite ve fiziksel özelliklere sahip, yaygın olarak kullanılan bir pozitif elektrot bağlayıcıdır. Endüstriyel olarak üretilen lityum iyon piller, elektrolit olarak ağırlıklı olarak lityum heksaflorofosfat (LiPF6) ve organik çözücülerden oluşan bir çözelti kullanır ve pil ayırıcı olarak gözenekli polietilen (PE) ve polipropilen (PP) gibi organik membranları kullanır. Lityum iyon piller genellikle çevre dostu ve kirlilik içermeyen yeşil piller olarak kabul edilir, ancak lityum iyon pillerin uygun olmayan şekilde geri dönüştürülmesi de kirliliğe neden olabilir. Lityum iyon piller cıva, kadmiyum ve kurşun gibi toksik ağır metaller içermese de, pilin pozitif ve negatif malzemeleri, elektrolit vb. Çevre ve insan vücudu üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. Lityum iyon pilleri (çöplük, yakma, kompostlama vb.), Kobalt, nikel, lityum, manganez gibi metaller ve pillerdeki çeşitli organik ve inorganik bileşikleri atmak için sıradan çöp imha yöntemleri kullanılırsa metal kirliliğine, organik kirliliğe ve toz kirliliğine neden olur. , Asit ve alkali kirliliği. LiPF6, lityum heksafloroarsenat (LiAsF6), lityum triflorometansülfonat (LiCF3SO3), hidroflorik asit (HF) vb. Gibi lityum iyon elektrolit makine dönüşüm ürünleri, etilen glikol dimetil eter gibi çözücüler ve hidroliz ürünleri ( DME), metanol, formik asit vb. Hepsi toksik maddelerdir. Bu nedenle, doğal çevreye ve insan sağlığına verilen zararı azaltmak için atık lityum iyon pillerin geri dönüştürülmesi gerekir.
1. Lityum iyon pillerin üretimi ve kullanımı
Lityum iyon piller, yüksek enerji yoğunluğu, yüksek voltaj, düşük kendi kendine deşarj, iyi döngü performansı, güvenli çalışma vb. Avantajlara sahiptir ve doğal çevreye nispeten dostudur, bu nedenle cep telefonları, tabletler, dizüstü bilgisayarlar ve dijital kameralar gibi elektronik ürünlerde yaygın olarak kullanılırlar. Bekle. Ek olarak, lityum iyon piller, su gücü, termal güç, rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi gibi enerji depolama güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve giderek güç pilleri için en iyi seçenek haline gelmiştir. Lityum demir fosfat pillerin ortaya çıkışı, elektrikli araç endüstrisinde lityum iyon pillerin geliştirilmesini ve uygulanmasını teşvik etti. İnsanların elektronik ürünlere olan talebi giderek artarken ve elektronik ürün değiştirme hızı kademeli olarak hızlandıkça ve yeni enerji araçlarının hızlı gelişiminden etkilendikçe, küresel pazarda lityum iyon piller için artan bir talep var ve pil üretimindeki büyüme oranı yıldan yıla artıyor .
Lityum iyon pillere olan büyük pazar talebi, gelecekte çok sayıda kullanılmış pillere yol açacaktır.Çevresel etkilerini azaltmak için bu kullanılmış lityum iyon pillerle nasıl başa çıkılacağı, çözülmesi gereken acil bir sorundur; Öte yandan, büyük pazarla başa çıkmak için Talep, üreticilerin piyasaya arz için çok sayıda lityum iyon pil üretmesi gerekiyor. Şu anda, lityum iyon pillerin üretimi için kullanılan katot malzemeleri çoğunlukla lityum kobalt oksit, lityum manganat, lityum nikel kobalt mangan oksit üçlü malzemeleri ve lityum demir fosfat vb. İçerir. Bu nedenle, atık lityum iyon piller daha fazla kobalt (Co) ve lityum içerir. (Li), nikel (Ni), manganez (Mn), bakır (Cu), demir (Fe) ve çeşitli nadir metal kaynakları içeren diğer metal kaynakları. Kobalt, Çin'de nadir bulunan stratejik bir metaldir ve çoğunlukla ithal edilir Artan talebi karşılayın. Atık lityum iyon pillerdeki metal içeriğinin bir kısmı doğal cevherdekinden daha yüksektir.Bu nedenle, üretim kaynaklarının giderek azalması durumunda, atık pillerin geri dönüşümü ve işlenmesi belirli bir ekonomik değere sahiptir.
2. Lityum iyon pil geri dönüşüm teknolojisi
Kullanılmış lityum iyon pillerin geri dönüşüm süreci temel olarak ön işlem, ikincil işlem ve gelişmiş işlemeyi içerir. Atık bataryada hala bir miktar elektrik kaldığı için, ön arıtma işlemi derin deşarj işlemini, ezmeyi ve fiziksel ayırmayı içerir; ikincil arıtmanın amacı, pozitif ve negatif aktif malzemelerin substrattan tamamen ayrılmasını sağlamaktır.Isıl işlem ve organik çözücü yaygın olarak kullanılır. , Lye çözünme yöntemi ve ikisinin tamamen ayrılmasını sağlamak için elektroliz yöntemi; gelişmiş arıtma, esas olarak, değerli metal malzemeleri çıkarmak için iki süzme ve ayırma ve saflaştırma işlemini içerir. Ekstraksiyon işleminin sınıflandırmasına göre, pil geri dönüşüm yöntemleri üç kategoriye ayrılabilir: kuru geri dönüşüm, ıslak geri dönüşüm ve biyolojik geri dönüşüm.
1. Kuru geri dönüşüm
Kuru geri kazanım, solüsyonlar gibi ortamlar kullanılmadan malzemelerin veya değerli metallerin doğrudan geri kazanımı anlamına gelir. Bunlar arasında, kullanılan ana yöntemler fiziksel ayırma ve yüksek sıcaklıkta pirolizdir.
(1) Fiziksel sıralama yöntemi
Fiziksel ayırma yöntemi, değerli yüksek içerikli maddeler elde etmek için bataryanın, elektrot aktif malzemesinin, akım toplayıcının ve batarya kabuğunun parçalanması ve ayrılması anlamına gelir, manyetik ayırma, ince toz haline getirme ve sınıflandırma . Shin ve arkadaşları, Li ve Co'yu lityum iyon pil atığından sülfürik asit ve hidrojen peroksit kullanarak geri kazanmak için iki işlem dahil bir yöntem önerdi: metal içeren parçacıkların fiziksel olarak ayrılması ve kimyasal süzme. Bunlar arasında fiziksel ayırma işlemi kırma, eleme, manyetik ayırma, ince kırma ve sınıflandırmayı içerir. Deney, kırma için bir dizi döner ve sabit bıçaklı kırıcı kullanıyor, ezilmiş malzemeleri sınıflandırmak için farklı açıklıklara sahip elekler kullanıyor ve sonraki kimyasal süzdürme işlemine hazırlanmak için ileri işlemler için manyetik ayırma kullanıyor.
Zhang ve diğerleri, Lee ve diğerleri ve Saeki ve diğerleri tarafından geliştirilen öğütme teknolojisi ve su süzme sürecine dayanarak Shu ve diğerleri, mekanokimyasal yöntemler kullanarak lityum-kükürt pil atığından kobalt ve lityumu geri kazanmak için yeni bir yöntem geliştirdi. Yöntem, mekanokimyasal bir şekilde Co ve lityum klorür (LiCl) oluşturmak için havada lityum kobalt oksit (LiCoO2) ve polivinil klorürü (PVC) birlikte öğütmek için bir gezegensel bilyalı değirmen kullanır. Daha sonra, öğütülmüş ürün, klorürü ekstrakte etmek için su içinde dağıtıldı. Öğütme, mekano-kimyasal reaksiyonları teşvik eder. Öğütme ilerledikçe, Co ve Li'nin ekstraksiyon verimleri iyileştirilir. 30 dakika öğütme, Co'nun% 90'ından fazlasını ve lityumun neredeyse% 100'ünü geri kazanmıştır. Aynı zamanda PVC numunesindeki klorun yaklaşık% 90'ı inorganik klorüre dönüştürülmüştür.
Fiziksel ayırma yönteminin çalışması nispeten basittir, ancak lityum iyon pili tamamen ayırmak kolay değildir ve tarama ve manyetik ayırma sırasında mekanik sürüklenme kaybına eğilimlidir ve metallerin tamamen ayrılması ve geri kazanılması zordur.
(2) Yüksek sıcaklıkta piroliz yöntemi
Yüksek sıcaklıkta piroliz yöntemi, fiziksel ezme ve diğer ön ayırma işlemlerine tabi tutulmuş lityum pil malzemelerinin yüksek sıcaklıkta pirolizini ifade eder ve organik bağlayıcı çıkarılır, böylece lityum pilin kurucu malzemeleri ayrılır. Aynı zamanda lityum pilin içindeki metal ve bileşikleri oksitlenebilir, indirgenebilir ve ayrıştırılabilir, buhar şeklinde uçucu hale getirilebilir ve daha sonra yoğunlaştırma gibi yöntemlerle toplanabilir.
Lee ve arkadaşları, LiCoO2'yi atık lityum iyon pillerden hazırlarken yüksek sıcaklıkta bir piroliz yöntemi kullandı. Lee ve arkadaşları ilk önce LIB numunesini bir mufla fırınında 100-150 ° C'de 1 saat süreyle ısıl işleme tabi tuttu. İkinci olarak, ısıl işlem görmüş pil, elektrot malzemesini serbest bırakmak için parçalanır. Numuneler, bu çalışma için özel olarak tasarlanmış yüksek hızlı bir kırıcı ile demonte edildi ve 1 ila 50 mm arasında değişen boyutlara göre sınıflandırıldı. Daha sonra fırında iki aşamalı ısıl işlem yapılır, ilk ısıl işlem 100-500 'de 30 dakika, ikinci ısıl işlem 300-500 'de 1 saattir ve elektrot malzemesi titreşim perdesi ile akım toplayıcıdan serbest bırakılır. Daha sonra, 500 ila 900 ° C'lik bir sıcaklıkta 0.5 ila 2 saat süreyle yakılarak, katot aktif madde LiCoO2 elde etmek için karbon ve bağlayıcı yakılır. Deneysel veriler, karbon ve bağlayıcının 800 ° C'de yandığını göstermektedir.
Yüksek sıcaklıkta piroliz yöntemi, basit işleme teknolojisine, rahat çalışmaya, yüksek sıcaklık ortamında hızlı reaksiyon hızına, yüksek verime sahiptir ve bağlayıcıyı etkili bir şekilde kaldırabilir; ve bu yöntem yüksek hammadde bileşenleri gerektirmez ve büyük miktarlarda veya daha karmaşık işlemek için daha uygundur. pil. Ancak bu yöntemin ekipman için daha yüksek gereksinimleri vardır; süreçte pilin organik maddesi ayrıştırılarak çevreye dost olmayan zararlı gazlar üretilir.İkincil kirlenmeyi önlemek için zararlı gazları emmek ve saflaştırmak için arıtma ve geri kazanım ekipmanı eklemek gerekir. Bu nedenle, bu yöntemin işlem maliyeti nispeten yüksektir.
2. Islak geri dönüşüm
Islak geri dönüştürme işlemi, atık pilleri ezmek ve çözmek ve ardından doğrudan geri dönüştürülen yüksek kaliteli kobalt metal veya lityum karbonat vb. Üretmek için özütleme çözeltisindeki metal elementleri seçici olarak ayırmak için uygun kimyasal reaktifler kullanmaktır. Islak geri dönüşüm işlemi, nispeten tek bir kimyasal bileşime sahip atık lityum pillerin geri dönüşümü için daha uygundur ve ekipman yatırım maliyeti düşüktür ve küçük ve orta ölçekli atık lityum pillerin geri kazanımı için uygundur. Bu nedenle, bu yöntem şu anda yaygın olarak kullanılmaktadır.
(1) Alkali asitli süzme yöntemi
Lityum iyon pilin katot malzemesi kostik içinde çözülmediğinden ve baz alüminyum folyo kostik içinde çözüneceğinden, bu yöntem genellikle alüminyum folyoyu ayırmak için kullanılır. Zhang Yang ve arkadaşları, pillerde Co ve Li'yi geri kazanırken alüminyumu önceden çıkarmak için alkali süzme kullandı ve ardından organik madde ve bakır folyonun yapışmasını yok etmek için seyreltik asit çözeltisine daldırıldı. Bununla birlikte, alkali süzdürme yöntemi, sonraki süzdürme üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olan PVDF'yi tamamen ortadan kaldıramaz.
Lityum iyon pillerdeki pozitif elektrot aktif malzemelerin çoğu asit içinde çözülebilir, bu nedenle önceden işlenmiş elektrot materyalleri, aktif materyallerin ve akım toplayıcıların ayrılmasını sağlamak için asit çözeltisi ile süzülebilir ve ardından nötrleştirme reaksiyonu prensibini hedef metale birleştirebilir. Yüksek saflıktaki bileşenleri geri kazanma amacına ulaşmak için çökeltme ve saflaştırma gerçekleştirin.
Asitli özütleme yönteminde kullanılan asit çözeltisi, hidroklorik asit, sülfürik asit ve nitrik asit dahil olmak üzere geleneksel inorganik asitleri içerir. Bununla birlikte, güçlü inorganik asitlerle süzme işlemi genellikle çevre üzerinde etkisi olan klor (Cl2) ve sülfür trioksit (SO3) gibi zararlı gazlar ürettiğinden, araştırmacılar sitrik asit gibi kullanılmış lityum pilleri atmak için organik asitleri kullanmaya çalıştılar. Oksalik asit, malik asit, askorbik asit, glisin vb. Li ve diğerleri elektrotları çözmek ve geri kazanmak için hidroklorik asit kullanır. Asitli süzme işleminin verimliliği, hidrojen iyonu (H +) konsantrasyonu, sıcaklık, reaksiyon süresi ve katı-sıvı oranından (S / L) etkilenebileceğinden, asitle yıkama işleminin çalışma koşullarını optimize etmek için, reaksiyon süresini ve H + konsantrasyonunu araştırmak için bir deney tasarlandı. Ve sıcaklık. Deneysel veriler, sıcaklık 80 , H + konsantrasyonu 4 mol / L, reaksiyon süresinin 2 saat ve süzdürme veriminin en yüksek olduğunu göstermektedir.Bunlardan elektrot malzemesindeki% 97 Li ve% 99 Co çözünmektedir. Zhou Tao ve arkadaşları, ön işlemle elde edilen pozitif elektrot aktif malzemesinin sızmasını azaltmak için liç ajanı olarak malik asit ve indirgeyici ajan olarak hidrojen peroksit kullandı ve farklı reaksiyon koşullarının, malik asit liç çözeltisindeki Li, Co, Ni ve Mn'nin liç hızı üzerindeki etkisini inceledi. En iyi reaksiyon koşullarını bulun. Araştırma verileri, sıcaklık 80 , malik asit konsantrasyonu 1,2 mol / L, sıvı-sıvı hacim oranı% 1,5, katı-sıvı oranı 40 g / L ve reaksiyon süresi 30 dk olduğunda, malik asit ile süzme etkinliğinin en yüksek olduğunu göstermektedir. Li, Co, Ni ve Mn süzme oranları sırasıyla% 98.9,% 94.3,% 95.1 ve% 96.4'e ulaştı. Bununla birlikte, inorganik asitlerle karşılaştırıldığında, organik asitlerle süzme maliyeti daha yüksektir.
(2) Organik çözücü ekstraksiyon yöntemi
Organik çözücü ekstraksiyon yöntemi "benzerlik ve uyumluluk" ilkesini kullanır ve organik bağlayıcıyı fiziksel olarak çözmek için uygun bir organik çözücü kullanır, böylece malzeme ile folyo arasındaki yapışmayı zayıflatır ve ikisini ayırır.
Contestabile ve arkadaşları, lityum kobalt oksit pilleri geri dönüştürürken elektrotun aktif malzemesini daha iyi geri kazanmak için bileşenleri seçici olarak ayırmak için N-metilpirolidon (NMP) kullandı. NMP, PVDF için iyi bir çözücüdür (çözünürlük yaklaşık 200 g / kg'dır) ve kaynama noktası nispeten yüksektir, yaklaşık 200 ° C. Çalışma, aktif malzemeyi yaklaşık 100 ° C'de 1 saat boyunca muamele etmek için NMP'yi kullanır, bu da filmin ve desteğinin ayrılmasını etkili bir şekilde gerçekleştirir ve bu nedenle, onu basitçe NMP (N-metilpirolidon) çözeltisinden filtreleyerek Cu'nun metal formu geri kazanılır. Ve Al. Bu yöntemin bir başka avantajı, geri kazanılan Cu ve Al metallerinin yeterince temizlendikten sonra doğrudan yeniden kullanılabilmesidir. Ek olarak, kurtarılan NMP geri dönüştürülebilir. PVDF'deki yüksek çözünürlüğü nedeniyle birçok kez tekrar kullanılabilir. Zhang ve arkadaşları, lityum iyon piller için katot atığını geri dönüştürürken katot malzemesini alüminyum folyodan ayırmak için trifloroasetik asit (TFA) kullandı. Deneyde kullanılan atık lityum iyon pil, organik bağlayıcı olarak politetrafloroetilen (PTFE) kullanmaktadır ve TFA konsantrasyonu, sıvı / katı oranı (L / S), reaksiyon sıcaklığı ve süresinin katot malzemeleri ve alüminyum folyonun ayırma verimliliği üzerindeki etkisi sistematik olarak incelenmiştir. . Deneysel sonuçlar, 15'lik bir kütle fraksiyonuna sahip TFA çözeltisinde, sıvı-katı oranının 8.0 mL / g ve reaksiyon sıcaklığının 40 ° C olduğunu, katot materyalinin, uygun karıştırma altında 180 dakika reaksiyona girdikten sonra tamamen ayrılabileceğini göstermektedir.
Materyalleri ve folyoları ayırmak için organik çözücü ekstraksiyonu kullanmak için deneysel koşullar nispeten hafiftir, ancak organik çözücüler belirli toksisiteye sahiptir ve operatörlerin sağlığına zararlı olabilir. Aynı zamanda, farklı üreticilerin lityum iyon pil yapmak için farklı süreçleri olduğundan, bağlayıcı seçimi farklıdır.Bu nedenle, farklı üretim süreçleri için, üreticilerin atık lityum pilleri geri dönüştürürken farklı organik çözücüler seçmesi gerekir. Ek olarak, maliyet, endüstriyel düzeyde büyük ölçekli geri dönüşüm işlemleri için de önemli bir husustur. Bu nedenle, geniş bir kaynak yelpazesine, uygun fiyata, düşük toksisiteye, zararsızlığa ve geniş uygulanabilirliğe sahip bir çözücü seçmek çok önemlidir.
(3) İyon değiştirme yöntemi
İyon değiştirme yöntemi, toplanacak metal iyon komplekslerinin farklı adsorpsiyon katsayıları ile metal ayırma ve ekstraksiyon elde etmek için iyon değişim reçinelerinin kullanımına atıfta bulunur. Elektrot materyali asit liçi ile işlendikten sonra, Wang Xiaofeng ve diğerleri, solüsyona sürekli olarak eklenen 2+, 2+ ve diğer kompleks iyonları oluşturmak için solüsyondaki metal iyonlarla reaksiyona girecek solüsyonun pH değerini ayarlamak için solüsyona uygun miktarda amonyak ekledi. Oksidasyon için saf oksijen verilir. Daha sonra, iyon değişim reçinesi üzerindeki nikel kompleksini ve üç değerlikli kobalt amonyak kompleksini seçici olarak elüe etmek için farklı konsantrasyonlardaki amonyum sülfat çözeltileri tekrar tekrar zayıf asidik katyon değişim reçinesinden geçirilir. Son olarak, kobalt kompleksini tamamen ayrıştırmak için% 5'lik bir H2SO4 çözeltisi kullanılırken, katyon değişim reçinesi yeniden oluşturuldu ve elüat içindeki kobalt ve nikel metalleri oksalat kullanılarak geri kazanıldı. İyon değiştirme yönteminin işlemi basittir ve çalıştırılması nispeten kolaydır.
3. Biyolojik geri dönüşüm
Mishra ve diğerleri, atık lityum iyon pillerden metalleri çıkarmak için inorganik asitler ve asidofilik Thiobacillus ferrooksidanlar kullandı ve süzme ortamında H2SO4 ve Fe3 + gibi metabolitler oluşturmak için S ve demir iyonlarını (Fe2 +) kullandı. Bu metabolitler, kullanılmış pillerde metallerin çözülmesine yardımcı olur. Çalışmalar, kobaltın biyolojik çözünme oranının lityumunkinden daha hızlı olduğunu bulmuştur. Çözünme süreci ilerledikçe, demir iyonları tortudaki metallerle reaksiyona girerek çözeltideki demir iyonlarının konsantrasyonunun azalmasına neden olur.Atık numunedeki metal konsantrasyonu arttıkça hücre büyümesi engellenir ve çözünme hızı yavaşlar . Ek olarak, daha yüksek bir katı / sıvı oranı da metal çözünme oranını etkiler. Zeng ve arkadaşları, atık lityum iyon pillerden metal kobaltın biyolojik olarak ayrıştırılması için asidofilik Thiobacillus ferrooksidanları kullandı.Mishra ve diğerlerinin aksine, bu çalışmada bakır iyonlarının LiCoO2 biyo-temizleme üzerindeki asidofilik Thiobacillus ferrooksidanlarının etkisini analiz etmek için bir katalizör olarak bakır kullanıldı. . Sonuçlar, neredeyse tüm kobaltın (% 99.9), Cu iyonu konsantrasyonu 0.75 g / L olduğunda 6 günlük biyolojik özütlemeden sonra çözeltiye girdiğini, bakır iyonlarının yokluğunda ise 10 günlük reaksiyon süresinden sonra yalnızca% 43.1 olduğunu göstermektedir. Kobalt çözülür. Bakır iyonlarının varlığında, kullanılmış lityum iyon pillerin kobalt çözünme verimliliği artar. Ayrıca Zeng ve arkadaşları da katalitik mekanizmayı incelemiş ve bakır iyonlarının kobalt üzerindeki çözünme etkisini açıklamıştır.Bunlardan LiCoO2 ve bakır iyonları, demir iyonları tarafından kolayca çözünen numunenin yüzeyinde bakır kobaltat (CuCo2O4) oluşturmak için bir katyon değişim reaksiyonuna girerler.
Biyolojik sızdırma yöntemi düşük maliyet, yüksek geri kazanım verimliliği, düşük kirlilik ve tüketime sahiptir ve çevre üzerinde küçük bir etkiye sahiptir ve mikroorganizmalar yeniden kullanılabilir. Bununla birlikte, yüksek verimli mikroorganizmaların kültivasyonu zordur, muamele döngüsü uzundur ve sızdırma koşullarının kontrolü, bu yöntemin gerektirdiği birkaç ana problemdir.
4. Kombine geri dönüşüm yöntemi
Atık lityum pil geri dönüşüm işlemlerinin kendi avantajları ve dezavantajları vardır Şu anda, çeşitli geri dönüşüm yöntemlerinin avantajlarından tam anlamıyla faydalanmak ve ekonomik faydaları en üst düzeye çıkarmak için birden fazla işlemi birleştiren ve optimize eden geri dönüşüm yöntemleri üzerine araştırmalar yapılmıştır. Şekil 1, birleşik geri kazanım yöntemlerinden birinin işlem akış diyagramıdır.
Şekil 1 Birleşik kurtarma yönteminin işlem akış şeması
3. Başlıca yabancı lityum iyon pil geri dönüşüm şirketleri ve süreçleri
1. Umicore, Belçika
Belçikalı Umicore şirketi, ValEas sürecini bağımsız olarak geliştirdi. Pil geri dönüşümü için, lityum iyon pilleri yüksek sıcaklıkta metalurji kullanarak işlemek ve kobalt hidroksit / kobalt klorür [Co (OH) 2 / CoCl2] hazırlamak için bir fırını özelleştirdiler.Yakıt olarak grafit ve organik çözücüler kullanılabilir. Bu işlemin sorunu çözmek için bataryayı kırmasına gerek yoktur, böylece problemi çözmede zorluk problemini ortadan kaldırır ve geri dönüşüm işleminin güvenlik riskini azaltır. Ek olarak, geri kazanılan Co bileşiği yüksek bir saflığa sahiptir ve metal geri dönüşümü sağlamak için doğrudan lityum pillerin üretimine geri döndürülecek bir hammadde olarak kullanılabilir. Bu yöntem yalnızca Co, Ni, Mn, Cu, vb. Gibi değerli metalleri kurtarmakla kalmaz, aynı zamanda pilde plastik, grafit ve alüminyum folyo gibi malzemeleri de yeniden kullanır. Geri dönüşüm süreci nispeten basit ve çevre dostudur. Umicore'un Belçika'daki Hoboken fabrikası, yılda yaklaşık 7.000 ton kullanılmış lityum pili işliyor.
2. Toxco, ABD
Toxco, 1993 yılında lityum iyon pil geri dönüşümünün ticari operasyonunu gerçekleştirdi. Şirket, bataryalarda Cu, Al, Fe ve Co gibi metalleri geri kazanmak için ağırlıklı olarak mekanik ve hidrometalurjik süreçler kullanıyor. Şirketin geri dönüşüm süreci daha düşük sıcaklıkta bir ortamda gerçekleştirilebilir ve gaz emisyonları küçüktür ve pil malzemelerinin% 60'ı geri dönüştürülebilir. Şirketin geri dönüşüm süreci Şekil 2'de gösterilmektedir.
Şekil 2 Toxco'nun lityum iyon pillerin geri dönüşümü için süreç akış şeması
3. Japan OnTo Şirketi
OnTo, Eco-Bat sürecini özel olarak geliştirdi. Teknolojik süreç Şekil 3'teki gibi gösterilmiştir. İlk olarak, pili uygun basınç ve sıcaklıkta kuru bir ortama yerleştirin, pilin içindeki elektroliti sıvı karbondioksit (CO2) ile çözün ve bir geri kazanım kabına taşıyın. Bundan sonra, elektrolitin ondan çökelmesi için sıcaklık ve basınç değiştirilerek CO2 buharlaştırılır. İşlemin yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilmesine gerek yoktur ve çok az enerji gerektirir. Süreç, esas olarak akü elektrolitini çıkarmak için bir taşıyıcı olarak süper kritik sıvı CO2 kullanır ve ardından lityum iyon akü kapasitesini geri kazanmak için yeni elektrolit enjekte eder.
Şekil 3 OnTo'nun lityum iyon pilleri geri dönüşümünün işlem akış şeması
Dört, özet
Elektronik ürünlerin hızla yenilenmesi ile her yıl çok sayıda kullanılmış lityum pil üretilecek ve yeni enerji araçlarının geliştirilmesinden etkilenecek, gelecekte daha fazla kullanılan lityum piller olacaktır. İşlenmemiş atık piller çevreyi kirleteceğinden ve lityum iyon pilleri üretmek için kullanılan lityum ve kobalt gibi metal kaynaklar yetersiz olduğundan, atık lityum iyon pillerin geri dönüşümü ve işlenmesi belirli çevresel güvenlik korumasına ve ekonomik değere sahiptir. Atık lityum iyon pillerin geri dönüştürülmesine yönelik çeşitli teknolojiler arasında, ıslak yöntem şu anda en çok kullanılan teknolojidir ve biyo-sızdırma teknolojisi bu alandaki sınırdır ve çeşitli yöntemlerin kendi avantajları ve dezavantajları vardır. Bu nedenle, çeşitli teknolojilerden yararlanabilecek, yenilenebilir kaynakları olabildiğince geri kazanabilecek ve geri dönüşümün ekonomik faydalarını artırabilecek uygun bir geri dönüşüm süreci aramak anahtardır. Ayrıca, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Avrupa ve diğer ülkeler gibi ülkeler ve bölgeler, güç pil kademeli geri dönüşüm modelleri gibi ilgili kanunları ve atık pil geri dönüşüm sistemlerini oluşturmuştur.Çin, atık lityum pilleri geri dönüştürmek ve işlemek için teknik araçlara sahip olsa da, henüz uygun bir geri dönüşüm sistemi oluşturmamıştır. Ve ilgili yasa ve yönetmeliklerin eksikliği. Gelecekte, ülke, sürdürülebilir kalkınmayı sağlamak için endüstriyel geri dönüşüm ve kullanılmış lityum pillerin işlenmesini gerçekleştirmek için etkili yasalar ve düzenlemeler oluşturmalı ve kullanılmış piller için uygun bir geri dönüşüm sistemi kurmalıdır.
Kaynak: Yeni Malzeme Endüstrisi
